JP3984820B2 - Vertical vacuum CVD equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板であるウェハ上に薄膜を形成する縦型減圧CVD装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、半導体集積回路製造プロセスでは、酸化・拡散処理装置、気相エピタキシャル成長装置、減圧CVD装置(LPCVD装置)、アニール装置などの種々のICプロセス装置が使用されている。そして、これらでは、ICを形成する(ICを形成中又は形成しようとする)ウェハを加熱するための加熱手段が備えられている。
【0003】
図2は、従来技術を説明するためのものであって、加熱手段として抵抗加熱によるヒータを備えた縦型減圧CVD装置の一例を示す模式的構成説明図である。減圧CVDでは、一般に、温度400〜800℃で、0.1〜30Torr(約
0.013kPa〜4.0kPa)の圧力下で成膜が行われる。
【0004】
このバッチ式の縦型減圧CVD装置は、図2に示すように、空断面円形で上部がドーム状をなす石英製の反応容器51と、この反応容器51内に配され、円筒状をなす石英製の内管54と、さらにこの内管54の内側に配され、ウェハ52を多数枚(例えば100〜150枚程度)縦に並べて搭載するウェハ搭載ボード53と、マニホールド56とを備えている。さらに、この縦型減圧CVD装置は、反応容器51の外側に本例ではこれを囲繞する状態で同心状に配設された円筒状をなすヒータ55を備えている。前記反応容器51、内管54、ウェハ搭載ボード53及びヒータ55は、軸線を同じにして設けられる。マニホールド56には、反応容器51と内管54が載置されるとともに、ウェハ搭載ボード53が図示しない保温筒を介して載置されるようになっている。また、マニホールド56は、内管54の内側に反応ガスなどを導入するガスインジェクタ57a,57bを備えるとともに、反応後のガスあるいは未反応ガスを反応容器51から排出させるガス排気口58を有している。
【0005】
このような抵抗加熱によるヒータ55を備えた縦型減圧CVD装置を用いて、ウェハ52に例えばポリシリコン膜を形成する場合について説明する。まず、各ウェハ52をウェハ搭載ボード53に搭載し、このウェハ搭載ボード53を載置した保温筒(図示省略)とともに該ウェハ搭載ボード53を、マニホールド56下端側の開口部(図示省略)から内管54の内側に収容する。マニホールド56の開口部は図示しないハッチによって塞がれるようになっている。次いで、抵抗加熱によるヒータ55により内管54の内側空間を所定の温度に加熱するとともに、内管54内にガスインジェクタ57aからシランガスを供給する。このシランガスが加熱されてウェハ52表面上で熱分解反応することにより、ウェハ52表面上にポリシリコン膜を形成する。反応後のガスあるいは未反応ガスは、内管54と反応容器51との間の空間通路を経てガス排気口58から外部に排出される。このように、この縦型減圧CVD装置では、ウェハ上に成膜を行うに際し、加熱手段として抵抗加熱によるヒータ55を用いてウェハ52の加熱を行っている。
【0006】
図3は、参考例としてのものであって、加熱手段として赤外線ランプを備えた枚葉式の気相エピタキシャル成長装置の一例を示す模式的構成説明図である。シリコンの気相エピタキシャル成長は、使用する原料ガス(四塩化ケイ素ガス、二塩化シランガス、三塩化シランガス及びシランガスの4種類)によって異なるが、その反応は温度1100〜1200℃くらいで行われるものである。
【0007】
図3に示すように、石英からなる反応容器61内には、ウェハ62が一枚ずつ載置されて該ウェハ62を支持する円盤状のサセプタ63が配置されている。サセプタ63は、表面が炭化珪素の被膜でコーティングされた黒鉛基材からなるものである。反応容器61の外側には、これと同心状に加熱装置としての複数個の赤外線ランプ64が配設されている。反応容器61内の上部空間61aでは、ガス供給口65からキャリアガスである水素ガスとともに導入された原料ガス(ドーパントを含む)がウェハ62の表面をほぼ層流を形成しながら流れ、反対側の排気口66から排出される。また、反応容器61内の下部空間61bでは、原料ガス(反応ガス)よりも高圧にてパージガスである水素ガスが供給される。この気相エピタキシャル成長装置では、反応容器61内に載置されたウェハ62を上下より反応容器61を通して赤外線ランプ64によって所定の温度に放射加熱(輻射加熱)しながら、気相成長によるシリコンエピタキシャル層の形成を行っている。このように、この気相エピタキシャル成長装置では、気相成長によるシリコンエピタキシャル層の形成を行うに際し、加熱手段として赤外線ランプ64を用いてウェハ62の加熱を行っている。
【0008】
図4は、参考例としてのものであって、加熱手段として高周波誘導コイルを備えた枚葉式の気相エピタキシャル成長装置の一例を示す模式的構成説明図である。
【0009】
図4に示すように、石英からなる反応容器71内には、ウェハ72が一枚ずつ載置される円盤状をなす黒鉛製のサセプタ73が配置されている。反応容器71の外側におけるサセプタ73の下方位置には、ウェハ72を支持するサセプタ73を発熱させることにより該ウェハ72を加熱するための高周波誘導コイル74が配設されている。高周波誘導コイル74とサセプタ73は、ウェハ72を加熱するための加熱装置を構成している。反応容器71内では、ガス供給口75から原料ガス(反応ガス)などが導入されてウェハ72の表面をほぼ層流を形成しながら流れ、反対側の排気口76から排出される。この気相エピタキシャル成長装置では、高周波誘導コイル74によってサセプタ73を発熱させることによりウェハ72を所定の温度に加熱しながら、気相成長によるシリコンエピタキシャル層の形成を行っている。このように、この気相エピタキシャル成長装置では、気相成長によるシリコンエピタキシャル層の形成を行うに際し、加熱手段として高周波誘導コイル74と黒鉛製のサセプタ73とを用いてウェハ72の加熱を行っている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したヒータによる輻射あるいは伝導熱による加熱を行う手段では、ヒータの出力と被加熱物であるウェハとの間の熱伝導に規制されるため、表1に示すように、原理的に急速な昇温・降温には不向きである。このため、ウェハの昇温と降温に時間がかかってスループットが悪いという欠点がある。
【0011】
【表1】
【0012】
一方、前述した赤外線ランプによる放射加熱を行う手段では、被加熱物であるウェハとの距離依存性が大きいことから、数枚のウェハに対して10個単位のランプを用意することが必要であり、表1に示すように、ウェハの大量処理ができないという欠点がある。また、前述した高周波誘導コイルによる加熱を行う手段では、ウェハを加熱するために発熱させるサセプタが円盤状をなしており、この円盤状をなすサセプタ上にウェハを載置するようにしたものであるから、ウェハの大量処理ができないという欠点がある。
【0013】
そこで、本発明の目的は、ウェハの均一な加熱とウェハの急速な昇温・降温を行うことができるとともに、ウェハの大量処理が行えるようにした縦型減圧CVD装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明は次のような構成としている。請求項1の発明は、反応容器と、前記反応容器内に配され、熱硬化性樹脂成形体を炭化焼成してなる円筒状をなすガラス状炭素製内管と、前記ガラス状炭素製内管の内側に収容され、ウェハを複数枚縦に並べて搭載するウェハ搭載ボードと、前記反応容器の外側に配設され、前記ガラス状炭素製内管を発熱させることにより前記ウェハを加熱するための高周波誘導コイルと、前記ガラス状炭素製内管内にその下方より反応ガスを導入するとともに、前記ガラス状炭素製内管の上端側開口より導出された反応後のガスを前記反応容器と前記ガラス状炭素製内管との間の空間通路を下降させて前記反応容器から排出するためのマニホールドと、を備えていることを特徴とする縦型減圧CVD装置である。
【0015】
請求項2の発明は、前記請求項1の記載の縦型減圧CVD装置において、ガラス状炭素製内管と高周波誘導コイルとの間に、又は前記高周波誘導コイルの外側周りに断熱体が配設されていることを特徴とするものである。
【0016】
本発明による縦型減圧CVD装置は、反応容器内に配される内管として、従来の石英製とは違ってガラス状炭素製内管を備え、反応容器の外側に配設された高周波誘導コイルに交流高周波電力を供給してガラス状炭素製内管を発熱させることにより、該ガラス状炭素製内管の内側に収容されたウェハ搭載ボードに縦に並べられている各ウェハを加熱するとともに、ガラス状炭素製内管内へ導入された反応ガスを熱エネルギーにより熱分解反応させて、各ウェハ上に成膜を行うように構成されている。
【0017】
本発明による縦型減圧CVD装置は、内管がこれをガラス状炭素製とすることで発熱体を兼ねている。ガラス状炭素(GLC)は、熱硬化性樹脂を原料とし、これを硬化した後、不活性雰囲気中又は真空中で焼成炭化して得られるものである。ガラス状炭素は、一般の炭素材料が有する軽量、耐熱性、耐食性、導電性などの性質を備えているほか、高純度、高強度(鏡面加工可能)、ガス不透過性、低発塵性などの優れた特徴を持っている。そのため、反応容器内に配されるガラス状炭素製内管は、不純物粒子やガスを放出することがなく、また、ガス吸着が少なく、さらに化学的に安定であることから、高温、腐食性の反応条件下でもウェハを汚染することがない。なお、ガラス状炭素が無定形の均質な連続緻密組織を持つものであるのに対して、黒鉛材はカーボン粉末粒子の集合体からなる組織を持つものである。このため、黒鉛材ではカーボン粉末が発生したり、反応中に吸蔵ガスを放出したりするという不具合がある。
【0018】
また、ガラス状炭素製内管は、高周波誘導で生じる電流による発熱であることから急速な昇温が可能である一方、熱容量が小さいという性質を持つガラス状炭素で構成されているので急速な降温が可能である。さらに、無定形の均質な連続緻密組織を持ち熱伝導に優れるという性質を持つガラス状炭素で構成されているので、ガラス状炭素製内管は均熱性に優れている。また、ガラス状炭素製内管は、一度に多数枚のウェハを処理するバッチ式が可能な大きさのものが製作できる。このように、本発明による縦型減圧CVD装置によれば、ウェハの均一な加熱とウェハの急速な昇温・降温を行うことができるとともに、ウェハの大量処理をなしうる。
【0019】
また、ガラス状炭素製内管と高周波誘導コイルとの間に、又は高周波誘導コイルの外側周りに断熱体が配設されている縦型減圧CVD装置では、ガラス状炭素製内管からの熱が反応容器の外部へ逃げる量を減らすことができ、加熱効率(熱利用率)を高めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の縦型減圧CVD装置の一例を示す模式的構成説明図である。
【0021】
このバッチ式の縦型減圧CVD装置は、図1に示すように、空断面円形で上部がドーム状をなして閉じられた石英製の反応容器11と、この反応容器11内に配され、円筒状をなすガラス状炭素製内管1と、さらにこのガラス状炭素製内管1の内側に配され、ウェハ(シリコンウェハ)12を多数枚縦に並べて搭載するウェハ搭載ボード13と、マニホールド14とを備えている。さらに、この縦型減圧CVD装置は、反応容器11の外側を覆う炭素繊維フェルトからなる断熱体6と、該断熱体6で覆われた反応容器11の外側にこれと同心状をなして配設された空心コイル型の高周波誘導コイル2と、整合器4を介して高周波誘導コイル2に交流高周波電力を供給する高周波交流電源3と、制御器5とを備えている。制御器5は、センサとして本例では熱電対(図示省略)で反応容器11内の温度を検出し、その値を高周波交流電源3の出力にフィードバックして温度制御を行うものである。
【0022】
前記反応容器11、ガラス状炭素製内管1、ウェハ搭載ボード13、及び高周波誘導コイル2は、軸線を同じにして設けられる。前記マニホールド14には、反応容器11とガラス状炭素製内管1が載置されるとともに、ウェハ搭載ボード13が図示しない保温筒を介して載置されるようになっている。また、マニホールド14は、ガラス状炭素製内管1の内側に反応ガスなどを導入するガスインジェクタ15a,15bを備えるとともに、反応後のガスあるいは未反応ガスを反応容器11から排出させるガス排気口16を有している。
【0023】
前記ガラス状炭素製内管1、高周波誘導コイル2、高周波交流電源3、整合器4、制御器5及び断熱体6は、この縦型減圧CVD装置における加熱手段を構成している。ここで、ガラス状炭素製内管1は、熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂を原料として公知の方法により製作することができる。ガラス状炭素製内管1の前駆体である樹脂成形体は遠心成形により製作することが好ましい。該樹脂成形体を1000℃以上、好ましくは1500℃以上の温度で焼成して、ガラス状炭素製内管1に転化させるようにすればよい。そして必要により、所要の長さ、内径及び外径寸法になるように機械加工すればよい。
【0024】
次に、この縦型減圧CVD装置を用いて、ウェハ12に例えばポリシリコン膜を形成する場合について説明する。まず、各ウェハ12をウェハ搭載ボード13に搭載し、このウェハ搭載ボード13を載置した保温筒(図示省略)とともに該ウェハ搭載ボード13を、マニホールド14下端側の開口部(図示省略)からガラス状炭素製内管1の内側に収容する。マニホールド14の開口部は図示しないハッチによって塞がれるようになっている。次いで、高周波誘導コイル2に交流高周波電流を流しガラス状炭素製内管1を発熱させて該ガラス状炭素製内管1の内側空間を所定の温度に加熱するとともに、ガラス状炭素製内管1内にガスインジェクタ15aからシランガスを供給する。このシランガスが加熱されて熱分解反応することにより、ウェハ12表面上にポリシリコン膜を形成する。反応後のガスあるいは未反応ガスは、ガラス状炭素製内管1と反応容器11との間の空間通路を経てガス排気口16から外部に排出される。ポリシリコン膜の形成を終了すると、高周波誘導コイル2への通電を停止する。
【0025】
このように、本実施形態による縦型減圧CVD装置は、反応容器11内に配される内管として、従来の石英製とは違ってガラス状炭素製内管1を備え、反応容器11の外側に配設された高周波誘導コイル2に交流高周波電力を供給してガラス状炭素製内管1を発熱させることにより、該ガラス状炭素製内管1の内側に収容されたウェハ搭載ボード13に縦に並べられている各ウェハ12を加熱するとともに、ガラス状炭素製内管1内へマニホールド14によって導入された反応ガスを熱エネルギーにより熱分解反応させて、各ウェハ12上に成膜を行うように構成されている。これにより本実施形態による縦型減圧CVD装置によれば、内管としてガラス状炭素製内管1を備え、これを高周波誘導加熱により発熱させるようにしたものであるから、ウェハの均一な加熱とウェハの急速な昇温・降温を行うことができるとともに、ウェハの大量処理を行うことができる。よって、従来の石英製内管と抵抗加熱式ヒータを備えたものに比べて、ウェハの急速な昇温・降温を行えるので、ウェハの大量処理の時間短縮を図ることができる。
【0026】
また、本発明による縦型減圧CVD装置は、CVD装置のin−situ装置クリーニングを行えるという利点がある。この点について説明する。CVD(化学的気相成長)処理に際し、ウェハ搭載ボードを収容する前記内管などのような装置構成パーツには、CVD工程を繰り返すにしたがい、その表面に不要な膜が堆積していく。この堆積膜の膜厚が限度以上になると、膜剥れによるパーティクルが発生してウェハの歩留りが低下するので、その前に、これまで使用していた内管を新しいものに取り替え、取り外したものはフッ酸などによる薬液洗浄が行われる。このような内管取替えのためには、装置の運転を停止する必要があり、また、新しい内管をセットすると成膜条件を安定させるために空運転が必要となる。このような一連の操作のため、実操業時間が減って生産性が低下することになる。そこで、最近では、取替えによる装置の運転停止時間を減らすため、三フッ化塩素などのガスをCVD装置内に導入し、不要の堆積膜と反応させることで該堆積膜をガス状態で除去するようにしたin−situ装置クリーニング(「そのままで」行える装置クリーニング)が行われるようになってきている。ところが、従来の石英製あるいは炭化珪素(SiC)製の内管では、耐食性が十分でないため、このようなin−situ装置クリーニングの適用には大きな制限があった。
【0027】
これに対して、ガラス状炭素製内管は、その耐食性が極めて優れているので、前記三フッ化塩素などの強腐食性ガスによっても侵されることがなく、また、従来の内管とは違ってガラス状炭素製内管自体が発熱することから、顕著なガスによるクリーニング効果が得られる。このように、本発明による縦型減圧CVD装置は、in−situ装置クリーニングを容易に行えるという利点がある。
【0028】
なお、前記本実施形態による縦型減圧CVD装置では、反応容器11の外側を覆う炭素繊維フェルト製の断熱体6を設けているので、ガラス状炭素製内管1からの熱が反応容器11の外部へ逃げる量を減らすことができる。断熱体6を配設しない場合、ガラス状炭素製内管1の発熱量の約1/2が反応容器11の外部へ逃げることになる。本実施形態では、反応容器11と高周波誘導コイル2との間に断熱体6を配設したが、高周波誘導コイル2の外側に該コイル2及び反応容器11を取り囲むように断熱体を配設するようにしてもよい。
【0029】
次に、本発明の縦型減圧CVD装置における前記加熱手段についての、具体的な実験結果の一例について紹介する。石英製の反応容器内にガラス状炭素製内管を収容し、該反応容器の外側に高周波誘導コイルを配設して、反応容器内に窒素ガスを通しながらガラス状炭素製内管を発熱させた。断熱体は設けていない。この実験用のガラス状炭素製内管は、厚み2mm×外径60mmφ×長さ110mmである。水冷が施される空心コイル型の高周波誘導コイルは、内径85mm×4ターン(コイルピッチ10mm)のものを、外径6mmφの水冷銅管を用いて作製した。高周波誘導コイルに周波数430kHz、出力1.2kW、電流6Aの条件で電流を流した。その結果、ガラス状炭素製内管の長手方向中心位置における内周面の温度を室温から850℃に昇温させるのにかかる時間は、わずか3分であった。
【0030】
表2は、縦型減圧CVD装置に備えられる加熱手段の一具体例を示したものである。
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による縦型減圧CVD装置は、反応容器内に配される内管として、従来の石英製とは違ってガラス状炭素製内管を備え、反応容器の外側に配設された高周波誘導コイルに交流高周波電力を供給してガラス状炭素製内管を発熱させることにより、該ガラス状炭素製内管の内側に収容されたウェハ搭載ボードに縦に並べられている各ウェハを加熱するとともに、ガラス状炭素製内管内へ導入された反応ガスを熱エネルギーにより熱分解反応させて、各ウェハ上に成膜を行うように構成されている。したがって、ウェハの均一な加熱とウェハの急速な昇温・降温を行うことができるとともに、ウェハの大量処理を行うことができる。よって、従来の石英製内管と抵抗加熱式ヒータを備えたものに比べて、ウェハの急速な昇温・降温を行えるので、ウェハの大量処理の時間短縮を図って生産性を高めることができる。また、断熱体を備えたものでは、ガラス状炭素製内管からの熱が反応容器の外部へ逃げる量を減らすことができ、加熱効率(熱利用率)を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の縦型減圧CVD装置の一例を示す模式的構成説明図である。
【図2】 従来技術を説明するためのものであって、加熱手段として抵抗加熱によるヒータを備えた縦型減圧CVD装置の一例を示す模式的構成説明図である。
【図3】 参考例としてのものであって、加熱手段として赤外線ランプを備えた枚葉式の気相エピタキシャル成長装置の一例を示す模式的構成説明図である。
【図4】 参考例としてのものであって、加熱手段として高周波誘導コイルを備えた枚葉式の気相エピタキシャル成長装置の一例を示す模式的構成説明図である。
【符号の説明】
1…ガラス状炭素製内管 2…高周波誘導コイル 3…高周波交流電源 4…整合器
5…制御器 6…断熱体 11…反応容器 12…シリコンウェハ 13…ウェハ搭載ボード 14…マニホールド 15a,15b…ガスインジェクタ 16…ガス排気口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vertical reduced pressure CVD apparatus for forming a thin film on a wafer which is a semiconductor substrate .
[0002]
[Prior art]
As is well known, various IC process apparatuses such as an oxidation / diffusion processing apparatus, a vapor phase epitaxial growth apparatus, a low pressure CVD apparatus (LPCVD apparatus), and an annealing apparatus are used in a semiconductor integrated circuit manufacturing process. In these, a heating means for heating a wafer for forming an IC (during or about to form an IC) is provided.
[0003]
FIG. 2 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a vertical reduced pressure CVD apparatus provided with a heater by resistance heating as a heating means for explaining the prior art. In low-pressure CVD, film formation is generally performed at a temperature of 400 to 800 ° C. and a pressure of 0.1 to 30 Torr (about 0.013 kPa to 4.0 kPa).
[0004]
As shown in FIG. 2, the batch type vertical reduced pressure CVD apparatus includes a
[0005]
A case will be described in which, for example, a polysilicon film is formed on the
[0006]
FIG. 3 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a single-wafer type vapor phase epitaxial growth apparatus provided as a reference example and provided with an infrared lamp as a heating means . The vapor phase epitaxial growth of silicon differs depending on the raw material gas used (four types of silicon tetrachloride gas, silane dichloride gas, silane trichloride gas, and silane gas), but the reaction is performed at a temperature of about 1100 to 1200 ° C.
[0007]
As shown in FIG. 3, in a
[0008]
FIG. 4 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a single wafer type vapor phase epitaxial growth apparatus provided as a reference example and provided with a high frequency induction coil as a heating means .
[0009]
As shown in FIG. 4, in a
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described means for heating by radiation or conduction heat is regulated by heat conduction between the output of the heater and the wafer that is the object to be heated. It is not suitable for temperature rise / fall. For this reason, there is a drawback that it takes time to raise and lower the temperature of the wafer and the throughput is poor.
[0011]
[Table 1]
[0012]
On the other hand, the means for performing radiant heating with the infrared lamp described above has a large distance dependency with the wafer to be heated, and therefore it is necessary to prepare 10 units of lamps for several wafers. As shown in Table 1, there is a drawback that a large amount of wafers cannot be processed. Further, in the means for heating by the high-frequency induction coil described above, the susceptor that generates heat to heat the wafer has a disk shape, and the wafer is placed on the susceptor having the disk shape. Therefore, there is a drawback that a large amount of wafers cannot be processed.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vertical reduced pressure CVD apparatus capable of performing uniform heating of a wafer and rapid heating / falling of the wafer, as well as mass processing of the wafer.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. The invention according to claim 1 is a reaction vessel, a glassy carbon inner tube that is disposed in the reaction vessel and is formed by carbonizing and baking a thermosetting resin molded body, and the glassy carbon inner tube. A wafer mounting board that is housed inside and mounts a plurality of wafers vertically and mounted on the outside of the reaction vessel, and a high frequency for heating the wafer by heating the glassy carbon inner tube The reaction coil is introduced into the induction coil and the glassy carbon inner tube from below, and the reaction gas derived from the upper end opening of the glassy carbon inner tube is supplied to the reaction vessel and the glassy carbon. A vertical reduced pressure CVD apparatus comprising: a manifold for lowering a space passage between the inner tube and discharging from the reaction vessel .
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the first aspect , a heat insulator is disposed between the glassy carbon inner tube and the high frequency induction coil or around the outside of the high frequency induction coil. It is characterized by being.
[0016]
The vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention has a glassy carbon inner tube as an inner tube arranged in a reaction vessel, unlike a conventional quartz, and is arranged on the outside of the reaction vessel. While heating each wafer vertically arranged on the wafer mounting board accommodated inside the glassy carbon inner tube by supplying AC high frequency power to heat the glassy carbon inner tube, The reaction gas introduced into the glassy carbon inner tube is subjected to a thermal decomposition reaction with thermal energy to form a film on each wafer.
[0017]
In the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention , the inner tube is made of glassy carbon so that it also serves as a heating element . Glassy carbon (GLC) is obtained by using a thermosetting resin as a raw material and curing it, followed by firing and carbonization in an inert atmosphere or vacuum. Glassy carbon has properties such as lightness, heat resistance, corrosion resistance, and conductivity that common carbon materials have, as well as high purity, high strength (mirror finish), gas impermeability, low dust generation, etc. Has excellent features. Therefore, the glassy carbon inner tube placed in the reaction vessel does not release impurity particles or gas, has little gas adsorption, and is chemically stable. The wafer is not contaminated even under reaction conditions. Glassy carbon has an amorphous, uniform and continuous dense structure, whereas graphite material has a structure composed of an aggregate of carbon powder particles. For this reason, in the graphite material, there is a problem that carbon powder is generated or occluded gas is released during the reaction.
[0018]
In addition, the glassy carbon inner tube is made of glassy carbon with the property that its heat capacity is small, while it can be rapidly heated because it generates heat due to the current generated by high frequency induction, so it can rapidly cool down. Is possible. Furthermore, since it is composed of glassy carbon having an amorphous uniform continuous dense structure and excellent heat conductivity, the glassy carbon inner tube is excellent in heat uniformity. In addition, the glassy carbon inner tube can be manufactured in a size that allows batch processing to process a large number of wafers at once. As described above, according to the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention , the wafer can be uniformly heated, the wafer can be rapidly heated and lowered, and a large number of wafers can be processed.
[0019]
In a vertical reduced pressure CVD apparatus in which a heat insulator is disposed between the glassy carbon inner tube and the high frequency induction coil or around the outside of the high frequency induction coil, the heat from the glassy carbon inner tube is reduced. The amount of escape to the outside of the reaction vessel can be reduced, and the heating efficiency (heat utilization rate) can be increased.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention .
[0021]
As shown in FIG. 1, this batch type vertical reduced pressure CVD apparatus includes a
[0022]
The
[0023]
The glassy carbon inner tube 1, high frequency induction coil 2, high frequency AC power supply 3, matching unit 4,
[0024]
Next, a case where, for example, a polysilicon film is formed on the
[0025]
As described above, the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present embodiment includes the glassy carbon inner tube 1 as an inner tube disposed in the
[0026]
Further, the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention has an advantage that the in-situ apparatus cleaning of the CVD apparatus can be performed. This point will be described. During the CVD (chemical vapor deposition) process, an unnecessary film is deposited on the surface of the apparatus constituent parts such as the inner tube for accommodating the wafer mounting board as the CVD process is repeated. If the thickness of the deposited film exceeds the limit, particles will be generated due to film peeling and the yield of the wafer will be reduced. Before that, the old inner tube was replaced with a new one and removed. Chemical cleaning with hydrofluoric acid is performed. In order to replace such an inner pipe, it is necessary to stop the operation of the apparatus, and when a new inner pipe is set, an empty operation is required to stabilize the film forming conditions. Because of such a series of operations, the actual operation time is reduced and productivity is lowered. Therefore, recently, in order to reduce the operation stop time of the apparatus due to replacement, a gas such as chlorine trifluoride is introduced into the CVD apparatus and reacted with an unnecessary deposited film so that the deposited film is removed in a gas state. In-situ apparatus cleaning (equipment cleaning that can be performed "as is") has been performed. However, the conventional inner tube made of quartz or silicon carbide (SiC) is not sufficiently resistant to corrosion, and thus there is a great limitation in the application of such in-situ apparatus cleaning.
[0027]
On the other hand, the glassy carbon inner tube is extremely resistant to corrosion, so it is not affected by the strong corrosive gas such as chlorine trifluoride and is different from the conventional inner tube. Since the glassy carbon inner tube itself generates heat, a remarkable gas cleaning effect is obtained. Thus, the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention has an advantage that in-situ apparatus cleaning can be easily performed.
[0028]
In the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present embodiment, since the
[0029]
Next, an example of specific experimental results on the heating means in the vertical vacuum CVD apparatus of the present invention will be introduced. A glassy carbon inner tube is housed in a quartz reaction vessel, and a high frequency induction coil is disposed outside the reaction vessel to heat the glassy carbon inner tube while passing nitrogen gas through the reaction vessel. It was. There is no insulation. This experimental glassy carbon inner tube has a thickness of 2 mm, an outer diameter of 60 mm, and a length of 110 mm. An air-core coil type high-frequency induction coil subjected to water cooling was manufactured using a water-cooled copper tube having an inner diameter of 85 mm × 4 turns (coil pitch of 10 mm) and an outer diameter of 6 mmφ. A current was passed through the high-frequency induction coil under the conditions of a frequency of 430 kHz, an output of 1.2 kW, and a current of 6 A. As a result, it took only 3 minutes to raise the temperature of the inner peripheral surface at the center position in the longitudinal direction of the glassy carbon inner tube from room temperature to 850 ° C.
[0030]
Table 2 shows one specific example of the heating means provided in the vertical reduced pressure CVD apparatus.
[0031]
[Table 2]
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention includes a glassy carbon inner tube, which is different from the conventional quartz, as the inner tube disposed in the reaction vessel, and is disposed outside the reaction vessel. By supplying AC high frequency power to the installed high frequency induction coil to cause the glassy carbon inner tube to generate heat, each of the components arranged vertically on the wafer mounting board housed inside the glassy carbon inner tube While the wafer is heated, the reaction gas introduced into the glassy carbon inner tube is thermally decomposed by thermal energy to form a film on each wafer. Therefore, uniform heating of the wafer and rapid heating / falling of the wafer can be performed, and mass processing of the wafer can be performed. Therefore, compared with a conventional quartz inner tube and a resistance heating heater, the temperature of the wafer can be rapidly increased and decreased, so the productivity of the wafer can be shortened and the productivity can be increased. . Moreover, in the thing provided with the heat insulating body, the quantity which the heat | fever from a glass-like carbon inner tube escapes outside the reaction container can be reduced, and heating efficiency (heat utilization factor) can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a vertical reduced pressure CVD apparatus provided with a heater by resistance heating as a heating means for explaining the conventional technique.
FIG. 3 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a single-wafer type vapor phase epitaxial growth apparatus that is provided as a reference example and includes an infrared lamp as a heating means .
FIG. 4 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a single wafer type vapor phase epitaxial growth apparatus provided as a reference example and provided with a high frequency induction coil as a heating means .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass-like carbon inner tube 2 ... High frequency induction coil 3 ... High frequency alternating current power supply 4 ...
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